El disulfuro de tungsteno ayuda a canalizar la carga en sistemas fotovoltaicos flexibles: es la nueva receta de KAUST para mejorar el rendimiento de la energía fotovoltaica orgánica.
Las células solares orgánicas acortan cada día un poco más la brecha de rendimiento y eficiencia entre ellas y las unidades comerciales basadas en semiconductores inorgánicos.
Para ello, una vez más, eligen el camino de la rentabilidad. De hecho, es un proceso de bajo coste que ha «ayudado» a los científicos de KAUST a lograr una nueva eficiencia récord para esta tecnología solar. El avance está contenido en un material llamado disulfuro de tungsteno (WS₂), un compuesto comúnmente usado hoy en día como catalizador en el tratamiento del petróleo crudo, junto con otros materiales.
Thomas D. Anthopoulos y sus colegas del Centro Solar KAUST han estimado que la energía fotovoltaica orgánica podría competir con el rendimiento del silicio solar simplemente mejorando partes de la arquitectura de la célula.
Cuando la luz incide en el semiconductor, libera los electrones del material y deja agujeros con carga positiva. Ambos portadores de carga se recogen de diferentes capas en lados opuestos del semiconductor y se envían a los electrodos de la célula para generar una corriente. En las células orgánicas, los agujeros son transportados por un polímero conductor llamado PEDOT: PSS, que tiene una gran desventaja: es sensible a la humedad, exponiendo el dispositivo al riesgo de degradación.
El equipo interdisciplinario de Anthopoulos ha desarrollado una capa transportadora de agujeros hecha de escamas de material 2D, concretamente de disulfuro de tungsteno. Gracias al ultrasonido, los investigadores pudieron arrancar escamas bidimensionales del polvo de disulfuro de tungsteno suspendido en una mezcla de agua y etanol.
Un método, destaca el grupo, económico y fácil de redimensionar a escala industrial.
El equipo produjo varias células solares orgánicas de esta manera y las mejores mostraron una eficiencia de conversión del 17 %, la más alta jamás lograda por la tecnología.
«Nos sorprendió mucho este 17 %«, dice Yuanbao Lin, el investigador principal del equipo. «Pero creemos que esto es sólo el principio: hay un margen significativo para la mejora del rendimiento.»
Más información: ksc.kaust.edu.sa
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